KR20180117079A - Organic optoelectronic device and method of manufacturing same - Google Patents

Organic optoelectronic device and method of manufacturing same Download PDF

Info

Publication number
KR20180117079A
KR20180117079A KR1020180123938A KR20180123938A KR20180117079A KR 20180117079 A KR20180117079 A KR 20180117079A KR 1020180123938 A KR1020180123938 A KR 1020180123938A KR 20180123938 A KR20180123938 A KR 20180123938A KR 20180117079 A KR20180117079 A KR 20180117079A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
metal nanoparticles
metal
metal layer
organic
Prior art date
Application number
KR1020180123938A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김진영
박수진
조희숙
염혜림
Original Assignee
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Priority to KR1020180123938A priority Critical patent/KR20180117079A/en
Publication of KR20180117079A publication Critical patent/KR20180117079A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/80Constructional details
    • H10K10/82Electrodes
    • H01L51/102
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01L51/0021
    • H01L51/5203
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/805Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes

Abstract

The present invention provides an organic optoelectronic device and a manufacturing method thereof. The organic optoelectronic device comprises: a first electrode; a second electrode disposed to face the first electrode; and an active layer with one or more layers disposed between the first and second electrodes. At least one of the first and second electrodes includes a metal layer exhibiting surface plasmon resonance including metal nanoparticles disposed at uniform spaces on a surface in contact with the active layer. The organic optoelectronic device can represent improved device efficiency by a surface plasmon resonance phenomenon of the metal nanoparticles by forming the metal layer including the metal nanoparticles between the electrodes and the active layer.

Description

유기 광전자 소자 및 이의 제조방법{ORGANIC OPTOELECTRONIC DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an organic electroluminescence device,

본 발명은 유기 광전자 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic optoelectronic device and a method of manufacturing the same.

유기 광전자 소자에 포함되는 유기 태양전지는 간단한 공정에 의해 제작이 가능하고 환경 친화적이며, 반영구적인 수명을 가지고 있기 때문에 미래 에너지 원으로서 각광받고 있다. 또 다른 유기 광전자 소자인 유기 발광 소자는 제작이 용이할 뿐만 아니라, 발광효율이 우수하여 친환경적인 조명기구의 광원으로 이용 가능하기 때문에 특히 주목의 대상이 되고 있다.Organic solar cells included in organic optoelectronic devices can be manufactured by a simple process, are environmentally friendly, have a semi-permanent lifetime, and thus, they are attracting attention as a future energy source. Another organic electroluminescent device, which is an organic electroluminescent device, is not only easy to fabricate, but also has excellent luminous efficiency and can be used as a light source for an environmentally friendly lighting device.

이러한 차세대 유기 광전자 소자의 효율을 증대시키기 위하여 새로운 물질의 합성, 소자 제조 기술의 개발, 그리고 소자 구조의 개질 등 다양한 연구가 진행되고 있다.In order to increase the efficiency of such a next generation organic optoelectronic device, various researches are being carried out such as synthesis of new materials, development of device manufacturing technology, and modification of device structure.

유기 태양전지에서 소자 효율을 증대시키기 위한 대표적인 방법은 소자 내 광활성 층의 태양광 흡수능력을 향상시키는 것이다. 태양광 흡수를 증가시키기 위해서는 광활성 층의 두께를 두껍게 하면 되는데, 이는 소자 내부의 저항 또한 증가 시키므로 소자 효율 증대에 한계가 있다. A typical method for increasing the device efficiency in an organic solar cell is to improve the solar light absorbing ability of the photoactive layer in the device. In order to increase the solar absorption, the thickness of the photoactive layer should be increased, which increases the internal resistance of the device.

높은 효율의 유기 발광 소자를 위해서는 방사 가능한 전자-정공 쌍(radiative excitons)의 형성과 이러한 전자-정공 쌍의 붕괴(decay)에 의한 빛 발광이 중요한 요인이 된다. 그러나 전자-정공 쌍에 의해 형성된 빛 중, 약 50%는 외부로 발광하지 못하고 소자 내부에 갇히거나 재흡수에 의해 잃어버리는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 방법들이 현재 연구되고 있다.For high efficiency organic light emitting devices, the formation of radiative excitons and the emission of light by decay of these electron-hole pairs are important factors. However, about 50% of the light formed by the electron-hole pairs does not emit light to the outside, and is trapped in the device or lost due to reabsorption. Therefore, various methods are currently being studied to solve these problems.

본 발명의 일 구현예는 표면 플라즈몬 공명현상을 이용하여 개선된 소자 효율을 나타내는 유기 광전자 소자를 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to provide an organic optoelectronic device exhibiting improved device efficiency using surface plasmon resonance phenomenon.

본 발명의 다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention provides a method of manufacturing the organic optoelectronic device.

본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자는, 제1전극, 상기 제1전극과 대향하도록 배치된 제2전극, 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치하는 1층 이상의 활성층을 포함하며, 상기 제1전극과 제2전극 중 적어도 하나는 상기 활성층과 접하는 면 측에 균일한 간격으로 배치된 금속 나노 입자를 포함하여 표면 플라즈몬 공명을 나타내는 금속층을 포함한다.An organic optoelectronic device according to an embodiment of the present invention includes a first electrode, a second electrode arranged to face the first electrode, and at least one active layer positioned between the first electrode and the second electrode, And at least one of the first electrode and the second electrode includes a metal layer including metal nanoparticles arranged at a uniform interval on a surface side in contact with the active layer to exhibit surface plasmon resonance.

상기 금속 나노 입자는 5 내지 100nm의 간격으로 균일하게 형성될 수 있으며, 바람직하게는 상기 금속 나노 입자는 5 내지 30nm의 간격으로 균일하게 형성될 수 있다.The metal nanoparticles may be uniformly formed at intervals of 5 to 100 nm, and preferably the metal nanoparticles may be uniformly formed at intervals of 5 to 30 nm.

상기 금속 나노 입자는 5 내지 100nm의 평균 입자 직경을 갖는 것일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 30nm의 평균 입자 직경을 갖는 것일 수 있다.The metal nanoparticles may have an average particle diameter of 5 to 100 nm, and preferably have an average particle diameter of 10 to 30 nm.

상기 금속 나노 입자는 도트 또는 링의 구조를 갖는 것일 수 있다.The metal nanoparticles may have a dot or ring structure.

상기 금속 나노 입자는 외경과 내경의 비가 1.5 : 1 내지 3 : 1 인 링 구조를 갖는 것일 수 있다.The metal nanoparticles may have a ring structure having an outer diameter and an inner diameter ratio of 1.5: 1 to 3: 1.

상기 금속 나노 입자는 금, 은, 구리, 이들의 합금 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.The metal nanoparticles may be selected from the group consisting of gold, silver, copper, alloys thereof, and mixtures thereof.

상기 유기 광전자 소자는 유기 태양 전지 또는 유기 발광 소자일 수 있다.The organic optoelectronic device may be an organic solar cell or an organic light emitting device.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자의 제조방법은 금속 전구체와 블록공중합체를 혼합하여 금속층 형성용 조성물을 제조하는 단계; 상기 금속층 형성용 조성물을 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나의 표면에 도포한 후 금속 전구체를 환원시켜 금속 나노 입자를 형성함으로써 금속층을 제공하는 단계; 및 상기 제1전극, 1층 이상의 활성층 및 상기 제2전극을 순차적으로 적층하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing an organic optoelectronic device, comprising: preparing a composition for forming a metal layer by mixing a metal precursor and a block copolymer; Providing a metal layer by applying the composition for forming a metal layer on at least one surface of the first electrode and the second electrode and reducing the metal precursor to form metal nanoparticles; And sequentially stacking the first electrode, the one or more active layers, and the second electrode.

상기 금속 전구체는 금, 은, 구리, 이들의 합금 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함하는 염화수소산, 염화물, 질산염, 황산염, 아세트산염, 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.Wherein the metal precursor is selected from the group consisting of hydrochloric acid, chloride, nitrate, sulfate, acetate, hydrates thereof, and mixtures thereof comprising metals selected from the group consisting of gold, silver, copper, alloys thereof, .

상기 금속 전구체는 사염화금산(hydrogen tetrachloroaurate, HAuCl4), 염화제2구리(CuCl2), 질산은(AgNO3), 황산구리(CuSO4), 질산구리(Cu(NO3)2), 아세트산은(Ag(CH3COO)), 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The metal precursor may be selected from the group consisting of hydrogen tetrachloroaurate (HAuCl 4 ), cupric chloride (CuCl 2 ), silver nitrate (AgNO 3 ), copper sulfate (CuSO 4 ), copper nitrate (Cu (NO 3 ) 2 ) (CH 3 COO)), hydrates thereof, and mixtures thereof.

상기 금속 전구체는 0.1 내지 1 당량으로 사용될 수 있다.The metal precursor may be used in an amount of 0.1 to 1 equivalent.

상기 블록공중합체는 10 내지 1000KDa의 수 평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다.The block copolymer may have a number average molecular weight (Mn) of 10 to 1000 KDa.

상기 블록공중합체는 폴리스타이렌-폴리비닐피리딘 블록공중합체(PS-b-P2VP, PS-b-P4VP), 폴리스타이렌-폴리에틸렌옥사이드(PS-b-PEO), 폴리이소프렌-폴리비닐피리딘(PI-b-P2VP, PI-b-P4VP) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.The block copolymer may be at least one selected from the group consisting of polystyrene-polyvinylpyridine block copolymers (PS- b- P2VP, PS- b- P4VP), polystyrene-polyethylene oxide (PS- b- PEO), polyisoprene- P2VP, PI-b-P4VP), and mixtures thereof.

상기 블록공중합체는 0.3 내지 1 중량%의 농도로 사용될 수 있다.The block copolymer may be used in a concentration of 0.3 to 1% by weight.

상기 금속 전구체에 대한 환원 공정은 금속 전구체에 대한 플라즈마 처리 또는 300 내지 500℃에서의 열처리에 의해 실시될 수 있다. The reduction process for the metal precursor may be performed by plasma treatment of the metal precursor or heat treatment at 300 to 500 ° C.

상기 플라즈마 처리는 수소 플라즈마, 아르곤 플라즈마, 또는 산소 플라즈마를 사용하여 실시될 수 있다.The plasma treatment may be performed using a hydrogen plasma, an argon plasma, or an oxygen plasma.

상기 열처리는 수소, 질소 또는 아르곤 분위기 하에서 실시될 수 있다.The heat treatment may be carried out under a hydrogen, nitrogen or argon atmosphere.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other details of the embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

상기 유기 광전자 소자는, 전극과 활성층 사이에 금속 나노 입자를 포함하는 금속층을 형성함으로써 금속 나노 입자들이 가지는 표면 플라즈몬 공명 현상을 유도하여 개선된 소자 효율을 나타낼 수 있다.The organic optoelectronic device can exhibit improved device efficiency by inducing surface plasmon resonance phenomena of metal nanoparticles by forming a metal layer including metal nanoparticles between the electrode and the active layer.

또한 상기 유기 광전자 소자의 제조방법은, 금속층 형성시 금속 전구체를 이용하여 블록공중합체에 금속 나노 입자를 직접 로딩하는 동시에, 블록공중합체의 분자량 및 농도에 의해 형성되는 금속 나노 입자의 크기, 간격 및 구조를 조절함으로써 균일한 간격으로 균일한 크기를 갖는 금속 나노 입자를 금속층 내에 용이하게 형성시킬 수 있다. In addition, in the method of manufacturing the organic optoelectronic device, metal nanoparticles are directly loaded on a block copolymer by using a metal precursor in forming a metal layer, and the size, spacing, and size of metal nanoparticles formed by the molecular weight and concentration of the block copolymer By controlling the structure, metal nanoparticles having a uniform size at uniform intervals can be easily formed in the metal layer.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 태양 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 공정도이다.
도 4a는 실시예 1에서 플라즈마 처리에 의한 블록공중합체 제거 전 ITO(Indium-tin oxide) 전극 위에 형성된 금속층 형성용 조성물의 도막을 관찰한 원자현미경(atomic force microscopy, AFM) 사진이고, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 각각 실시예 1 내지 3에 따른 유기 태양 전지 제조 공정 중, 블록공중합체의 제거 후 ITO 전극 위에 형성된 각각의 금속층에서의 금속 나노 입자를 관찰한 원자현미경 사진이다.
도 5a는 실시예 1 내지 3에서 제조된 유기 태양 전지의 금속층에서의 금속 나노 입자의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼을 관찰한 결과를 나타낸 그래프이며, 도 5b는 실시예 1 내지 3에서 제조된 유기 태양 전지의 금속층에서의 금속 나노 입자의 배열에 따른 광학적 성질을 3차원 유한차분시간 영역법(three dimensional finite-difference time domain(FDTD) method)을 이용하여 이론적인 값으로 구한 시뮬레이션 스펙트럼이다. 또한 도 5c는 실시예 2에 따른 금 나노 입자의 정규 장 분포(normalized field distribution, |E|)를 관찰한 그래프이다(λ=567nm).
도 6은 상기 실시예 5 내지 7 및 비교예 2에서 제조된 유기 발광 소자에서 폴리(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌 비닐렌을 포함하는 광활성층에 대한 형광스펙트럼이다.
도 7a은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 유기 태양 전지의 전류밀도-전압 특성을 관찰한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 7b는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 유기 태양 전지의 외부 양자 효율(external quantum efficiency, EQE)을 파장에 따라 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8a는 실시예 5 내지 7 및 비교예 2에서 제조된 유기 발광 소자의 전류밀도-전압 그래프이고, 도 8b는 실시예 5 내지 7 및 비교예 2에서 제조된 유기 발광 소자의 휘도-전압 그래프이고, 도 8c는 실시예 5 내지 7 및 비교예 2에서 제조된 유기 발광 소자의 발광 효율-전류밀도 특성 그래프이다.
1 is a perspective view illustrating an organic solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
3 is a process diagram schematically showing a manufacturing process of an organic optoelectronic device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4A is an atomic force microscopy (AFM) image of a coating film of a composition for forming a metal layer formed on an ITO (indium tin oxide) electrode before removal of a block copolymer by plasma treatment in Example 1, FIGS. 4C and 4D are atomic micrographs of metal nanoparticles formed on each metal layer formed on the ITO electrode after removal of the block copolymer in the organic solar cell manufacturing processes according to Examples 1 to 3, respectively. FIG.
FIG. 5A is a graph showing the results of observation of ultraviolet-visible light absorption spectra of metal nanoparticles in the metal layer of the organic solar cell prepared in Examples 1 to 3. FIG. The optical properties of the metal nanoparticles in the metal layer of the cell are determined by a three-dimensional finite difference time domain (FDTD) method. 5C is a graph (λ = 567 nm) of a normalized field distribution (| E |) of gold nanoparticles according to Example 2. FIG.
6 is a graph showing the results of photocatalytic activity of poly (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene) in the organic luminescent devices prepared in Examples 5 to 7 and Comparative Example 2 Lt; / RTI > layer.
FIG. 7A is a graph showing the results of observing the current density-voltage characteristics of the organic solar cells manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 7B is a graph showing the results of observation of the current density-voltage characteristics of the organic solar cells manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. And the external quantum efficiency (EQE) of the battery according to the wavelength.
FIG. 8A is a graph of current density-voltage of the organic light emitting device manufactured in Examples 5 to 7 and Comparative Example 2, FIG. 8B is a graph of luminance-voltage of the organic light emitting device manufactured in Examples 5 to 7 and Comparative Example 2 And FIG. 8C is a graph of luminescence efficiency-current density characteristics of the organic light emitting devices manufactured in Examples 5 to 7 and Comparative Example 2.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

본 발명은 유기 태양 전지 또는 유기 발광 소자 등을 포함하는 유기 광전자 소자에 있어서 블록공중합체를 이용하여 균일한 간격으로 균일한 입자크기를 갖는 금속 나노 입자를 포함하는 금속층을 도입함으로써, 금속 나노 입자들이 가지는 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 소자 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an organic optoelectronic device including an organic solar cell or an organic light emitting device, and a metal layer containing metal nanoparticles having a uniform particle size at uniform intervals using a block copolymer to introduce metal nanoparticles Is characterized in that the element efficiency is improved by the surface plasmon resonance phenomenon.

즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자는, 제1전극, 상기 제1전극과 대향하도록 배치된 제2전극, 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치하는 1층 이상의 활성층을 포함하며, 상기 제1전극과 제2전극 중 적어도 하나는 상기 활성층과 접하는 면 측에 균일한 간격으로 배치된 금속 나노 입자를 포함하여 표면 플라즈몬 공명을 나타내는 금속층을 포함한다. That is, an organic optoelectronic device according to an embodiment of the present invention includes a first electrode, a second electrode arranged to face the first electrode, and at least one active layer positioned between the first electrode and the second electrode And at least one of the first electrode and the second electrode includes a metal layer including metal nanoparticles arranged at a uniform interval on a surface side in contact with the active layer to exhibit surface plasmon resonance.

상기 금속층 내의 금속 나노 입자는 입자 내부의 자유전자와 빛 또는 전자기파와의 상호작용으로 인해 입사하는 빛보다 증강된 크기를 갖는 표면 플라즈몬 공명 현상을 발생시킨다. 따라서 상기 금속 나노 입자로는 자유 전자를 가지는 순수한 금속 또는 합금을 사용할 수 있다. 구체적으로는 금, 은, 구리, 이들의 합금 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 소자 효율의 증진 효과 면에서 금, 구리 또는 금-구리 합금을 사용하는 것이 바람직하다. The metal nanoparticles in the metal layer generate a surface plasmon resonance phenomenon having a magnitude larger than that of incident light due to interaction between free electrons in the particle and light or electromagnetic waves. Therefore, pure metal or alloy having free electrons can be used as the metal nanoparticles. Specifically, a material selected from the group consisting of gold, silver, copper, an alloy thereof, and a mixture thereof may be used, and it is preferable to use gold, copper, or gold-copper alloy from the viewpoint of improving device efficiency.

상기 금속 나노 입자는 금속 전구체를 이용하여 블록공중합체에 금속 나노 입자가 직접 로딩되도록 한 후 블록공중합체를 제거하는 동시에 금속 전구체를 환원시킴으로써 형성된다. 따라서 사용되는 블록공중합체의 분자량 및 농도를 조절함으로써 금속층내 형성되는 금속 나노 입자의 간격, 크기 및 구조를 조절할 수 있다.The metal nanoparticles are formed by directly loading metal nanoparticles into a block copolymer using a metal precursor, then removing the block copolymer and reducing the metal precursor. Therefore, by controlling the molecular weight and concentration of the block copolymer, the spacing, size and structure of the metal nanoparticles formed in the metal layer can be controlled.

소자 효율의 증진 효과를 고려할 때, 상기 금속 나노 입자는 5 내지 100nm, 바람직하게는 5 내지 30nm의 균일한 간격으로 형성되는 것이 좋다. 금속 나노 입자의 간격이 5nm 미만이면 투과도가 저하될 우려가 있고, 100nm를 초과하면 표면 플라즈몬 공명 효과를 기대하기 어렵다. Considering the effect of improving the device efficiency, it is preferable that the metal nanoparticles are formed at uniform intervals of 5 to 100 nm, preferably 5 to 30 nm. If the interval of the metal nanoparticles is less than 5 nm, the transmittance may decrease. If the interval exceeds 100 nm, the surface plasmon resonance effect is not expected.

또한 상기 금속 나노 입자는 5 내지 100nm, 바람직하게는 10 내지 30nm의 평균 입자 직경을 갖는 것이 좋다. 금속 나노 입자의 평균입자직경이 5nm 미만이면 블루 시프트(blue shift) 현상에 의해 원하는 파장영역에서 플라즈몬 효과를 기대하기 어려울 수 있는 우려가 있고, 100nm를 초과하면 투과도에 영향을 줄 우려가 있다.The metal nanoparticles preferably have an average particle diameter of 5 to 100 nm, preferably 10 to 30 nm. When the average particle diameter of the metal nanoparticles is less than 5 nm, there is a concern that it is difficult to expect a plasmon effect in a desired wavelength region due to a blue shift phenomenon. When the average particle diameter is more than 100 nm, the transmittance may be affected.

또한 상기 금속 나노 입자는 도트 또는 링 구조를 가질 수 있으며, 이중에서도 소자 효율 증진 효과 면에서 링 구조를 갖는 것이 바람직하다. In addition, the metal nanoparticles may have a dot or ring structure, and the metal nanoparticles preferably have a ring structure in terms of device efficiency enhancement.

구체적으로 금속 나노 입자가 링 구조를 가질 경우, 링의 외경과 내경의 비가 1.5 : 1 내지 3 : 1 인 것이 바람직하며, 1.5 : 1 내지 2 : 1 인 것이 보다 바람직하다. 외경과 내경의 비가 1.5 : 1 미만인 경우 링 구조의 표면 플라즈몬 효과를 기대하기 어려움의 우려가 있고, 3 : 1 이상인 경우 역시 링 구조에 의한 플라즈몬 효과를 기대하기 어려움의 우려가 있다.Specifically, when the metal nanoparticles have a ring structure, the ratio of the outer diameter to the inner diameter of the ring is preferably 1.5: 1 to 3: 1, more preferably 1.5: 1 to 2: 1. If the ratio of the outer diameter to the inner diameter is less than 1.5: 1, it may be difficult to expect the surface plasmon effect of the ring structure. If the ratio is 3: 1 or more, there is a concern that the plasmon effect due to the ring structure may not be expected.

상기와 같은 금속 나노 입자를 포함하는 금속층은 유기 광전자 소자의 제1전극, 제2전극, 또는 두 전극 모두에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 양극으로 작용하는 전극 표면에 형성되는 것이 소자의 제작공정 시 유기물에 영향을 덜 줄 수 있어 좋다.The metal layer including the metal nanoparticles may be formed on the first electrode, the second electrode, or both electrodes of the organic optoelectronic device. Preferably, the metal layer is formed on the surface of the electrode, It is good to have less influence on organic matter.

상기 제1전극, 제2전극 및 활성층은 통상 유기 광전자 소자에서 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하다.The first electrode, the second electrode, and the active layer can be used without any particular limitation as long as they are used in an organic optoelectronic device.

본 발명에 따른 유기 광전자 소자는 유기 태양 전지와 유기 발광 소자를 포함한다. The organic optoelectronic device according to the present invention includes an organic solar cell and an organic light emitting device.

본 발명에 따른 유기 광전자 소자가 유기 태양 전지인 경우, 상기 유기 태양 전지는 제 1 전극, 활성층 및 제 2 전극이 순차적으로 적층된 형태를 포함하는 박막형 구조를 가지며, 상기 제1전극과 활성층 사이, 제2전극과 활성층 사이 또는 둘 모두에 금속 나노 입자를 포함하는 금속층을 포함한다. When the organic optoelectronic device according to the present invention is an organic solar cell, the organic solar cell has a thin film structure in which a first electrode, an active layer, and a second electrode are sequentially laminated, And a metal layer including metal nanoparticles between the second electrode and the active layer or both.

상기 제1전극 및 제2전극은 그 기능에 따라 양극 및 음극으로 구분되며, 양극의 경우 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide :ITO)의 투명전극을, 음극의 경우 낮은 일함수를 갖는 알루미늄(Al) 등의 금속전극을 사용할 수 있다. 이때 상기 알루미늄(Al)을 대신해 은(Ag), 구리(Cu) 등 일함수가 낮은 금속을 사용할 수도 있다. 상기 활성층은 1층 이상의 광활성층을 포함하며, 상기 광활성층은 정공수용체(hole acceptor)와 전자수용체(electron acceptor)가 혼재되어 있는 벌크 이종 접합 구조를 갖는 단층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 정공수용체와 전자수용체를 각각 별도의 층으로 하여 포함하는 다층 구조일 수도 있다. 상기 광활성층은 공액 고분자(conjugated polymer)와 전자받개 역할을 하는 플러렌 유도체를 포함할 수 있다. 상기 공액 고분자는 폴리티오펜(polythiophene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리실롤(polysilole), 폴리페닐렌(polyphenylene) 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 구체적으로는 폴리헥실싸이오펜(poly(3-hexylthiophene: P3HT), PCPDTBT(poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole)]), PCDTBT(poly[N-9″-hepta-decanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)]), PFDTBT(poly(2,7-(9-(2'-ethylhexyl)-9-hexyl-fluorene)-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole))), MEH-PPV(poly-[2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene]), MDMO-PPV(poly[2-methoxy-5-(3,7-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylene vinylene]) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한 상기 플러렌 유도체로는 PCBM([6,6]-phenyl-C61 butyric acid methyl ester) 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 활성층은 버퍼층을 더 포함할 수도 있으며, 상기 버퍼층은 폴리(3,4-에틸렌디옥실렌티오펜:폴리스타이렌 술폰산(poly(3,4-ethylenedioxylenethiophene):polystyrene sulfonic acid (PEDOT:PSS)) 또는 MoO3를 포함할 수 있다. 상기 금속층은 앞서 설명한 바와 동일하다. The first electrode and the second electrode are divided into a positive electrode and a negative electrode according to functions thereof. A transparent electrode of indium tin oxide (ITO) is formed on the anode, and a transparent electrode of aluminum (Al) May be used. At this time, a metal having a low work function such as silver (Ag) or copper (Cu) may be used instead of the aluminum (Al). The active layer may include at least one photoactive layer and the photoactive layer may have a single layer structure having a bulk heterojunction structure in which a hole acceptor and an electron acceptor are mixed, Layer structure including a receptor and an electron acceptor as separate layers. The photoactive layer may include a conjugated polymer and a fullerene derivative serving as an electron acceptor. The conjugated polymer may be selected from the group consisting of polythiophene, polycarbazole, polyfluorene, polysilyl, polyphenylene and derivatives thereof, Concretely, poly (3-hexylthiophene: P3HT), poly (2,6- (4,4-bis- (2-ethylhexyl) -4H-cyclopenta 4-b '] dithiophene) -tallow-4,7- (2,1,3-benzothiadiazole)], PCDTBT (poly [N-9 "-hepta-decanyl-2,7- - (4 ', 7'-di-2-thienyl-2', 1 ', 3'-benzothiadiazole)], PFDTBT (poly (2,7- (2-methoxy-5- (4 ', 7'-di-2-thienyl-2', 1 ', 3'- benzothiadiazole) 2'-ethyl-hexyloxy) -1,4-phenylene vinylene], poly [2-methoxy-5- (3,7-dimethyloctyloxy) -1,4-phenylene vinylene] PCBM ([6,6] -phenyl-C61 butyric acid methyl ester) may be used as the fullerene derivative. The active layer may further include a buffer layer, and the buffer layer may be formed of poly (3,4-ethylenedioxylenethiophene) (polystyrene sulfonic acid (PEDOT: PSS) Or MoO 3. The metal layer is the same as described above.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 양극과 활성층 사이에 금속층이 형성된 유기 태양 전지를 도시한 사시도이다. 그러나 상기 도 1은 본 발명을 구현하기 위한 일 예일 뿐, 본 발명에 따른 유기 태양 전지가 도 1에 한정되지는 않는다. 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 유기 태양 전지(10)는 기판(11); 제1전극(양극, 12); 금속층(13); 버퍼층(14a)과 광활성층(14b)을 포함하는 활성층; 및 제2전극(음극, 15)이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.1 is a perspective view illustrating an organic solar cell having a metal layer formed between an anode and an active layer according to an embodiment of the present invention. However, FIG. 1 is only one example for embodying the present invention, and the organic solar cell according to the present invention is not limited to FIG. 1, an organic solar battery 10 according to the present invention includes a substrate 11; A first electrode (anode) 12; A metal layer 13; An active layer including a buffer layer 14a and a photoactive layer 14b; And a second electrode (cathode) 15 are sequentially stacked.

또한 본 발명에 따른 유기 광전자 소자가 유기 발광 소자인 경우, 상기 유기 발광 소자는 제1전극, 활성층 및 제2전극이 순차적으로 적층된 형태를 포함하는 구조를 가지며, 상기 제1전극과 활성층 사이, 제2전극과 활성층 사이 또는 둘 모두에 금속 나노 입자를 포함하는 금속층을 포함한다. 상기 제1전극 및 제2전극은 그 기능에 따라 양극 및 음극으로 구분되며, 양극의 경우 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO)의 투명전극을, 음극의 경우 낮은 일함수를 갖는 알루미늄(Al) 등의 금속전극을 사용할 수 있다. 이때 상기 알루미늄(Al)을 대신해 은(Ag), 구리(Cu) 등 일함수가 낮은 금속을 사용할 수도 있다. 또한 전자의 주입을 보다 용이하게 하기 위해 알루미늄(Al) 전극의 형성에 앞서 바륨(Ba)층을 더 형성할 수 있으며, 상기 일함수(work function)가 낮은 바륨을 대신하여 Cs2CO3, TiOX(1.5≤x≤3), ZnO 등을 사용할 수도 있다. 상기 활성층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층에서 선택되는 2 이상의 유기활성층을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수도 있다. 상기 유기활성층은 전자주개 역할을 하는 폴리(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌 비닐렌(poly(2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene, MEH-PPV)과 같은 광활성 고분자를 포함할 수 있다. 또한 상기 활성층은 버퍼층을 더 포함할 수도 있으며, 상기 버퍼층은 폴리(3,4-에틸렌디옥실렌티오펜:폴리스타이렌 술폰산(poly(3,4-ethylenedioxylenethiophene):polystyrene sulfonic acid (PEDOT:PSS)) 또는 MoO3를 포함할 수 있다. 상기 금속층은 앞서 설명한 바와 동일하다.When the organic electroluminescent device according to the present invention is an organic light emitting device, the organic light emitting device has a structure in which a first electrode, an active layer, and a second electrode are sequentially stacked, and between the first electrode and the active layer, And a metal layer including metal nanoparticles between the second electrode and the active layer or both. The first electrode and the second electrode are divided into an anode and a cathode according to their functions. A transparent electrode of indium tin oxide (ITO) is formed on the anode, and a transparent electrode of aluminum (Al) May be used. At this time, a metal having a low work function such as silver (Ag) or copper (Cu) may be used instead of the aluminum (Al). Further, in order to facilitate the injection of electrons, a barium layer may be further formed prior to the formation of the aluminum (Al) electrode, and instead of the barium having a low work function, Cs 2 CO 3 , TiO X (1.5? X ? 3), ZnO, or the like may be used. The active layer may have a multi-layer structure including at least two organic active layers selected from a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer, but is not limited thereto and may have a single layer structure. The organic active layer may be a poly (2-methoxy-5- (2-ethyl-hexyloxy) -1,4-phenylenevinylene ) -1,4-phenylene vinylene (MEH-PPV). The active layer may further include a buffer layer, and the buffer layer may include a poly (3,4-ethylenedioxyanthiophene: Poly (3,4-ethylenedioxylenethiophene): polystyrene sulfonic acid (PEDOT: PSS) or MoO 3. The metal layer is the same as described above.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따라 양극과 활성층 사이에 금속층이 형성된 유기 발광 소자를 도시한 사시도이다. 그러나 상기 도 2는 본 발명을 구현하기 위한 일 예일 뿐, 본 발명에 따른 유기 발광 소자가 도 2에 한정되지는 않는다. 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 유기 발광 소자(20)는 기판(21); 제1전극(양극, 22); 금속층(23); 버퍼층(24a) 및 유기활성층(24b)을 포함하는 활성층; 및 음극(25)이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.2 is a perspective view illustrating an organic light emitting device having a metal layer formed between an anode and an active layer according to an embodiment of the present invention. However, FIG. 2 is only one example for embodying the present invention, and the organic light emitting device according to the present invention is not limited to FIG. 2, the organic light emitting device 20 according to the present invention includes a substrate 21; A first electrode (anode 22); A metal layer 23; An active layer including a buffer layer 24a and an organic active layer 24b; And the cathode 25 may be sequentially stacked.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자는, 금속 전구체와 블록공중합체를 혼합하여 금속층 형성용 조성물을 제조하는 단계; 상기 금속층 형성용 조성물을 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나의 표면에 도포한 후 금속 전구체를 환원시켜 금속 나노 입자를 형성함으로써 금속층을 제공하는 단계; 및 상기 제1전극, 1층 이상의 활성층 및 상기 제2전극을 순차적으로 적층하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조된다. The organic optoelectronic device according to one embodiment of the present invention having the above structure comprises: preparing a composition for forming a metal layer by mixing a metal precursor and a block copolymer; Providing a metal layer by applying the composition for forming a metal layer on at least one surface of the first electrode and the second electrode and reducing the metal precursor to form metal nanoparticles; And a step of sequentially laminating the first electrode, the one or more active layers and the second electrode.

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 공정도이다. 도 3을 참조하여 이하 각 단계별로 상세히 설명한다. 3 is a process diagram schematically showing a manufacturing process of an organic optoelectronic device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, each step will be described in detail.

먼저, 금속 전구체와 블록공중합체를 혼합하여 금속층 형성용 조성물을 제조한다(단계 1). First, a metal precursor and a block copolymer are mixed to prepare a composition for forming a metal layer (Step 1).

구체적으로는 상기 금속층 형성용 조성물은 금속 전구체와 블록공중합체를 용매 중에 용해시켜 제조될 수 있다.Specifically, the composition for forming a metal layer may be prepared by dissolving a metal precursor and a block copolymer in a solvent.

상기 금속 전구체로는 금, 은, 구리, 이들의 합금 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함하는 염화수소산, 염화물, 질산염, 황산염, 아세트산염, 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는 사염화금산(hydrogen tetrachloroaurate, HAuCl4), 염화제2구리(CuCl2), 질산은(AgNO3), 황산구리(CuSO4), 질산구리(Cu(NO3)2), 아세트산은(Ag(CH3COO)), 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. Wherein the metal precursor is selected from the group consisting of hydrochloric acid, chloride, nitrate, sulfate, acetate, hydrates thereof, and mixtures thereof, comprising a metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, alloys thereof, You can use what is selected. More specifically, it was found that hydrogen tetrachloroaurate (HAuCl 4 ), cupric chloride (CuCl 2 ), silver nitrate (AgNO 3 ), copper sulfate (CuSO 4 ), copper nitrate (Cu (NO 3 ) 2 ) CH 3 COO)), hydrates thereof, and mixtures thereof.

또한 상기 금속 전구체는 최종 금속층내에 포함되는 금속 나노 입자의 함량을 고려하여 0.1 내지 1당량으로, 바람직하게는 0.3 내지 0.8당량으로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 금속 전구체를 사용하면 최종 형성되는 금속 나노 입자의 양을 충분히 얻을 수 있고또한 균일한 금속 나노 입자를 얻을 수 있다.The metal precursor is preferably used in an amount of 0.1 to 1 equivalent, preferably 0.3 to 0.8 equivalent, in consideration of the content of the metal nanoparticles contained in the final metal layer. When the metal precursor is used in the above range, the amount of the finally formed metal nanoparticles can be sufficiently obtained and uniform metal nanoparticles can be obtained.

상기 블록공중합체로는 폴리스타이렌-폴리비닐피리딘 블록공중합체(polystyrene-block-poly(2-vinylpyridine: PS-b-P2VP), polystyrene-block-poly(4-vinylpyridine: PS-b-P4VP) 등), 폴리스타이렌-폴리에틸렌옥사이드(polystyrene-block-poly(ethyleneoxide: PS-b-PEO), 폴리이소프렌-폴리비닐피리딘(polyisoprene-block-poly(2-vinylpyridine: PI-b-P2VP), polyisoprene-block-poly(4-vinylpyridine: PI-b-P4VP)) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.Wherein the block copolymer is polystyrene-polyvinylpyridine block copolymer (polystyrene- block- poly (2-vinylpyridine : PS- b -P2VP), polystyrene- block -poly (4-vinylpyridine: PS- b -P4VP) , etc.), polystyrene-polyethylene oxide (polystyrene- block -poly (ethyleneoxide: PS- b -PEO), polyisoprene-polyvinylpyridine (polyisoprene- block- poly (2-vinylpyridine : PI- b -P2VP), polyisoprene- block -poly ( 4-vinylpyridine: PI- b- P4VP)), and mixtures thereof.

상기 블록공중합체는 그 분자량 및 사용량에 따라 최종 제조되는 금속 나노 입자의 구조, 크기 및 간격 등을 조절할 수 있다. 따라서 상기 블록공중합체로는 10 내지 1000KDa의 수평균분자량(Mn)을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위의 수평균 분자량을 가지는 블록공중합체는 다양한 형태의, 예를 들어 링 구조의 금속 나노 입자를 제조하기에 용이하고 또한 균일한 고분자 주형을 제공할 수 있다. The block copolymer can control the structure, size, and spacing of the metal nanoparticles finally prepared according to the molecular weight and amount of the block copolymer. Therefore, it is preferable to use a block copolymer having a number average molecular weight (Mn) of 10 to 1000 KDa. The block copolymer having the number average molecular weight in the above range is easy to produce metal nanoparticles of various ring structures, for example, and can provide a uniform polymer mold.

또한 상기 블록공중합체는 0.3 내지 1중량%의 농도로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 블록공중합체의 사용량이 상기 범위에 있으면 충분한 표면 플라즈몬 효과를 얻을 수 있으며, 동시에 활성층의 투명도를 충분히 확보할 수 있다.The block copolymer is preferably used in a concentration of 0.3 to 1% by weight. When the amount of the block copolymer is in the above range, a sufficient surface plasmon effect can be obtained and at the same time, the transparency of the active layer can be sufficiently secured.

구체적으로는 최종 제조되는 금속층에서의 금속 나노 입자가 5 내지 100nm의 균일한 입자간격으로 형성되는 동시에 도트 구조를 갖도록 할 경우, 10 내지 100KDa의 수평균분자량을 갖는 블록공중합체를 0.3 내지 1중량%의 농도로 사용하는 것이 바람직하고, 또한 상기와 같은 입자간격과 함께 금속 나노 입자가 링 구조를 갖도록 할 경우 20 내지 800KDa의 수평균분자량을 갖는 블록공중합체를 0.3 내지 0.8중량%의 농도로 사용하는 것이 바람직하다.Specifically, when the metal nanoparticles in the final metal layer are formed at a uniform particle interval of 5 to 100 nm and have a dot structure, the metal nanoparticles may be added in an amount of 0.3 to 1 wt% , And when the metal nanoparticles have a ring structure together with the particle interval as described above, a block copolymer having a number average molecular weight of 20 to 800 KDa is used in a concentration of 0.3 to 0.8% by weight .

또한 금속 나노 입자가 링 구조를 갖도록 할 경우 상기 금속층 형성용 조성물 중에 2-메틸벤질알코올(2-methylbenzylalcohol), 벤질알코올(benzylalcohol), 4-하이드록시벤젠-아조-2-벤조산(4-hydroxybenzene- azo-2-benzoic acid)) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 0.1 내지 0.8중량% 함량으로 더 사용할 수 있다. 상기 용매로는 톨루엔, 자일렌(o-xylene, m-xylene, p-xylene), 트리플루오로톨루엔, 테트라하이드로퓨란 등 블록공중합체에 대한 선택적 용매를 사용하는 것이 바람직하다. Also, when the metal nanoparticles have a ring structure, 2-methylbenzylalcohol, benzylalcohol, 4-hydroxybenzene-azo-2-benzoic acid, azo-2-benzoic acid) and mixtures thereof may be further used in an amount of 0.1 to 0.8% by weight. As the solvent, it is preferable to use a selective solvent for a block copolymer such as toluene, xylene, m-xylene, p-xylene, trifluorotoluene or tetrahydrofuran.

예를 들어 폴리스타이렌-폴리비닐피리딘의 블록공중합체를 용매 중에 용해시키면 폴리비닐피리딘 코어를 형성하고, 그 주위를 폴리스타이렌이 둘러싼 구형의 미셀(micelle)들이 형성된다. 이들 구형의 미셀들은 이후 전극 위에 도포된 후 준육방결정형(semi-hexagonal structure)으로 충진된 미셀 막을 형성하며, 이들 미셀들을 주형(template)으로 하여 금속 나노입자들이 배열되게 된다.For example, when a block copolymer of polystyrene-polyvinylpyridine is dissolved in a solvent, a polyvinylpyridine core is formed, and spherical micelles surrounding the polystyrene are formed around the core. These spherical micelles are then applied on electrodes to form micelles filled with a semi-hexagonal structure, and the metal nanoparticles are arranged using these micelles as a template.

다음으로, 상기 금속층 형성용 조성물을 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나의 표면에 도포한 후 금속전구체를 환원시켜 금속층을 형성한다(단계 2).Next, the metal layer forming composition is coated on at least one surface of the first electrode and the second electrode, and the metal precursor is reduced to form a metal layer (step 2).

또한, ITO 투명 전극에 금속층을 형성하는 경우 ITO 투명전극에 대해 전처리를 실시할 수 있다. 구체적으로는 ITO를 물, 아세톤, 이소프로판올 등으로 초음파 세척하거나, 자외선(UV) 처리를 할 수 있다.When a metal layer is formed on the ITO transparent electrode, the ITO transparent electrode can be pretreated. Specifically, ITO may be ultrasonically washed with water, acetone, isopropanol, or the like, or ultraviolet (UV) treatment may be performed.

상기 금속층 형성용 조성물을 도포하는 방법은 통상의 방법에 따라 실시할 수 있으며, 구체적으로는 스핀코팅법 등으로 실시할 수 있다.The method of applying the composition for forming a metal layer can be carried out by a conventional method, and specifically, it can be carried out by a spin coating method or the like.

스핀코팅시 금속층 형성용 조성물을 1000 내지 5000 rpm의 속도로 30 내지 60초간 실시하는 것이 바람직하다. It is preferable that the composition for metal layer formation is spin-coated at a speed of 1000 to 5000 rpm for 30 to 60 seconds.

이어서 도포된 금속층 형성용 조성물 중에 포함된 블록공중합체를 제거한다. 상기 블록공중합체는 플라즈마 처리 또는 300 내지 500℃에서 열처리하여 제거될 수 있다. 이 공정중에 금속 전구체의 금속 이온은 금속 나노 입자로 환원된다. 이때, 상기 플라즈마 처리는 수소 플라즈마, 아르곤 플라즈마, 또는 산소 플라즈마 처리함으로써 실시될 수 있으며, 상기 열처리는 금속층내 형성되는 금속 나노 입자들의 산화를 방지하기 위하여 불활성 분위기, 예를 들어 수소, 질소 또는 아르곤 분위기 하에서 실시되는 것이 바람직하다.Then, the block copolymer contained in the coated metal layer forming composition is removed. The block copolymer may be removed by plasma treatment or heat treatment at 300 to 500 ° C. During this process, metal ions of the metal precursor are reduced to metal nanoparticles. In this case, the plasma treatment may be performed by a hydrogen plasma, an argon plasma, or an oxygen plasma treatment. In order to prevent the oxidation of the metal nanoparticles formed in the metal layer, the heat treatment may be performed in an inert atmosphere, . ≪ / RTI >

이어 상기에서 제조된 제1전극, 1층 이상의 활성층 상기 제2전극을 순차적으로 적층하여 유기 광전자 소자를 제조한다(단계 3).Then, the first electrode, the active layer, and the second electrode are sequentially laminated to produce an organic optoelectronic device (Step 3).

상기 제1전극, 1층 이상의 활성층 및 제2전극은 앞서 설명한 바와 같으며, 그 제조방법은 통상의 방법에 따라 실시할 수 있다. 이에 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략한다.The first electrode, the one or more active layers, and the second electrode are as described above, and the production method thereof can be carried out according to a conventional method. Therefore, a detailed description thereof will be omitted herein.

본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자의 제조방법은 금속층 형성시 금속 나노 입자의 도입을 위해 금속 전구체를 이용하여 블록공중합체에 직접 로딩하는 동시에 사용된 블록공중합체의 분자량 및 농도에 의해 형성되는 금속 나노 입자의 크기, 간격 및 구조를 조절함으로써, 종래 캐스팅 방법에 의한 금속 나노 입자 형성 방법에 비해 균일한 간격으로 균일한 크기를 갖는 금속 나노 입자를 금속층 내에 용이하게 형성시킬 수 있다. The method of manufacturing an organic optoelectronic device according to an embodiment of the present invention is characterized in that a metal precursor is directly loaded on a block copolymer for introduction of metal nanoparticles in the metal layer formation and is formed by the molecular weight and concentration of the used block copolymer By adjusting the size, spacing and structure of the metal nanoparticles to be formed, metal nanoparticles having a uniform size at uniform intervals can be easily formed in the metal layer as compared with the method of forming metal nanoparticles by the conventional casting method.

상기와 같은 방법으로 제조된 유기 광전자 소자는, 전극과 활성층 사이에 금속 나노 입자를 포함하는 금속층을 포함함으로써 금속 나노 입자 내의 자유전자가 빛과의 공명을 통해 발생되는 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 개선된 소자 효율을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 금속층을 포함하는 유기 태양 전지에서는 표면 플라즈몬 현상에 의해 광활성층의 흡수가 증가하게 되고, 유기 발광 소자에서는 플라즈몬 공명 영향으로 전자-정공 쌍의 재결합 속도가 가속화되어 결과적으로 높은 효율을 얻을 수 있다. The organic optoelectronic device manufactured by the above method has a metal layer including metal nanoparticles between the electrode and the active layer so that free electrons in the metal nanoparticles are improved by surface plasmon resonance generated through resonance with light The device efficiency can be shown. Specifically, in the organic solar cell including the metal layer according to the present invention, the absorption of the photoactive layer is increased due to the surface plasmon phenomenon, and the recombination speed of the electron-hole pairs is accelerated due to the plasmon resonance effect in the organic light- Efficiency can be obtained.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments described below are only intended to illustrate or explain the present invention, and thus the present invention should not be limited thereto.

[제조예][Manufacturing Example]

제조예 1: 블럭공중합체를 이용한 금속층 형성용 조성물의 제조Preparation Example 1: Preparation of composition for metal layer formation using block copolymer

265KDa의 분자량을 가지는 폴리스타이렌-폴리비닐피리딘 블록공중합체(PS-b-P2V, MnPS=133kg/mol, MnP2VP=132kg/mol, Mw/Mn=1.05)를 톨루엔(toluene)과 테트라하이드로퓨란(THF)의 혼합액 중에 0.4중량%의 농도로 용해시켜 제조한 용액에, 0.8당량의 사염화금산(HAuCl4)를 첨가한 후 12시간 동안 교반하여 금속층 형성용 조성물을 제조하였다.Polystyrene-polyvinylpyridine block copolymer (PS- b- P2V, Mn PS = 133 kg / mol, Mn P2VP = 132 kg / mol, Mw / Mn = 1.05) having a molecular weight of 265 KDa was dissolved in toluene and tetrahydrofuran THF) at a concentration of 0.4 wt%, 0.8 equivalent of HAuCl 4 was added to the solution, and the mixture was stirred for 12 hours to prepare a composition for forming a metal layer.

제조예 2: 블럭공중합체를 이용한 금속층 형성용 조성물의 제조Production Example 2: Preparation of composition for metal layer formation using block copolymer

사염화금산(HAuCl4) 대신에 염화제2구리(CuCl2)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 금속층 형성용 조성물을 제조하였다. A composition for forming a metal layer was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that cupric chloride (CuCl 2 ) was used instead of tetrachloromethane (HAuCl 4 ).

제조예 3: 블럭공중합체를 이용한 금-구리 합금의 나노 입자의 제조Production Example 3: Preparation of gold-copper alloy nanoparticles using block copolymer

265KDa의 분자량을 가지는 폴리스타이렌-폴리비닐피리딘 블록공중합체(PS-b-P2VP)를 톨루엔(toluene)과 테트라하이드로푸란(THF)의 혼합용액에 0.4중량%의 농도로 용해시켜 제조한 용액에 0.4당량의 사염화금산(HAuCl4)를 첨가하여 12시간동안 교반한 후, 다시 0.4당량의 염화제2구리(CuCl2)를 첨가하여 12시간 이상 교반하여 금속층 형성용 조성물을 제조하였다.A solution prepared by dissolving a polystyrene-polyvinylpyridine block copolymer (PS- b- P2VP) having a molecular weight of 265 KDa in a mixed solution of toluene and tetrahydrofuran (THF) at a concentration of 0.4 wt% (HAuCl 4 ) was added thereto, and the mixture was stirred for 12 hours. 0.4 eq. Cupric chloride (CuCl 2 ) was further added thereto and stirred for 12 hours or longer to prepare a composition for forming a metal layer.

제조예 4: 블럭공중합체를 이용한 은 나노 입자의 제조Production Example 4: Preparation of silver nanoparticles using block copolymer

사염화금산(HAuCl4) 대신에 질산은(AgNO3)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 금속층 형성용 조성물을 제조하였다.A composition for forming a metal layer was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that silver nitrate (AgNO 3 ) was used instead of tetrachloromethane (HAuCl 4 ).

실시예 1 내지 4: 유기 태양 전지의 제조Examples 1 to 4: Preparation of organic solar cell

ITO(indium tin oxide)를 세척한 후 물, 아세톤 및 이소프로판올의 순서로 초음파 세척하고, 세척한 ITO기판을 약 10분 동안 자외선(UV) 처리하여 기판을 준비하였다. 준비된 기판에 대해 상기 제조예 1내지 4에서 제조된 금속층 형성용 조성물을 각각 4000rpm, 40초간 스핀코팅하고, 수소 플라즈마 처리하여 금속층 형성용 조성물 중에 포함된 블록공중합체를 제거하여 금속층을 형성하였다.ITO (indium tin oxide) was washed, ultrasonically cleaned in the order of water, acetone and isopropanol, and the cleaned ITO substrate was treated with ultraviolet (UV) treatment for about 10 minutes. The prepared substrate was spin coated with the metal layer forming compositions prepared in Production Examples 1 to 4 at 4000 rpm for 40 seconds and hydrogen plasma treatment was performed to remove the block copolymer contained in the metal layer forming composition to form a metal layer.

형성된 금속층 위에 폴리(3,4-에틸렌디옥실렌티오펜:폴리스타이렌 술폰산(poly(3,4-ethylenedioxylenethiophene):polystyrene sulfonic acid, PEDOT:PSS)을 4000rpm, 40초간 스핀코팅한 후 140 ℃에서 10분간 건조하여 버퍼층을 형성하였다. 질소 분위기인 글로브 박스 안에서 상기 버퍼층 상에 2중량%의 폴리헥실싸이오펜과 플러렌 유도체 혼합 용액(poly(3-hexylthiophene):[6,6]-phenyl-C61 butyric acid methyl ester (P3HT:PCBM) bulk heterojunction system)을 700rpm, 60초간의 스핀코팅하여 광활성층을 형성하였다. 형성된 광활성층 위에 열증착(thermal evaporation)법을 이용하여 알루미늄(Al)을 100nm의 두께로 증착하여 알루미늄(Al) 전극을 형성함으로써 도 1에 도시된 바와 같이 ITO전극/금속층/버퍼층/광활성층/Al전극의 구조를 갖는 유기 태양 전지를 제조하였다.Poly (3,4-ethylenedioxylenethiophene): polystyrene sulfonic acid (PEDOT: PSS) was spin-coated on the formed metal layer at 4000 rpm for 40 seconds and then dried at 140 ° C for 10 minutes 2% by weight of poly (3-hexylthiophene): [6,6] -phenyl-C61 butyric acid methyl ester (PEG) was added to the buffer layer in a nitrogen atmosphere. (P3HT: PCBM) bulk heterojunction system) was spin-coated at 700 rpm for 60 seconds to form a photoactive layer. Aluminum (Al) was deposited on the photoactive layer to a thickness of 100 nm by thermal evaporation to form aluminum (Al) electrode, an organic solar cell having the structure of ITO electrode / metal layer / buffer layer / photoactive layer / Al electrode was manufactured as shown in FIG.

실시예 5 내지 8: 유기 발광 소자의 제조Examples 5 to 8: Preparation of organic light emitting device

ITO를 세제로 세척한 후 물, 아세톤 및 이소프로판올의 순서로 초음파 세척하고, 세척한 ITO기판을 약 10분 동안 자외선(UV) 처리하여 기판을 준비하였다. 준비된 기판에 대해 상기 제조예 1내지 4에서 제조된 금속층 형성용 조성물을 각각 4000rpm, 40초간 스핀코팅하고, 질소 플라즈마 처리하여 금속층 형성용 조성물 중에 포함된 블록공중합체를 제거하여 금속층을 형성하였다.ITO was cleaned with detergent, followed by ultrasonic cleaning in the order of water, acetone and isopropanol, and the cleaned ITO substrate was subjected to ultraviolet (UV) treatment for about 10 minutes to prepare a substrate. The prepared substrate was spin-coated with the metal layer forming compositions prepared in Preparation Examples 1 to 4 at 4000 rpm for 40 seconds and subjected to nitrogen plasma treatment to remove the block copolymer contained in the metal layer forming composition to form a metal layer.

형성된 금속층 위에 피닷:피에스에스(PEDOT:PSS)를 4000rpm, 40초간 스핀코팅한 후 140 ℃에서 10분간 건조하여 버퍼층을 형성하였다. 질소 분위기인 글로브 박스 안에서 상기 버퍼층 상에, 파라자일렌에 0.6중량%로 녹인 폴리(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌 비닐렌(poly(2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene: MEH-PPV)을 1500rpm, 60초간의 스핀코팅하여 유기활성층을 형성하였다. 형성된 유기활성층 위에 열증착(thermal evaporation)법을 이용하여 5nm의 두께로 바륨(Ba)을 증착하고, 이어서 95nm두께로 알루미늄(Al)을 증착하여 전극을 형성함으로써 도 2에 도시된 바와 같이 ITO전극/금속층/버퍼층/활성층/BA/Al전극의 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제조하였다.The formed metal layer was spin coated with PEDOT (PSS) at 4000 rpm for 40 seconds and then dried at 140 DEG C for 10 minutes to form a buffer layer. (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene) (poly (2 -methoxy-5- (2-ethyl-hexyloxy) -1,4-phenylene vinylene: MEH-PPV) was spin-coated at 1500 rpm for 60 seconds to form an organic active layer. Thermal evaporation (Al) was deposited on the ITO electrode / metal layer / buffer layer / active layer / BA / Al electrode as shown in FIG. 2 by depositing barium (Ba) Lt; / RTI > was fabricated.

비교예 1Comparative Example 1

ITO 전극 위에 금속층을 형성하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 유기 태양 전지를 제조하였다.An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a metal layer was not formed on the ITO electrode.

비교예 2Comparative Example 2

ITO 전극 위에 금속층을 형성하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 5에서와 동일한 방법으로 실시하여 유기 발광 소자를 제조하였다.An organic light emitting device was fabricated in the same manner as in Example 5 except that a metal layer was not formed on the ITO electrode.

시험예 1: 유기 광전자 소자에 형성된 금속층 관찰Test Example 1: Observation of a metal layer formed on an organic optoelectronic device

상기 실시예 1 내지 3에 따라 유기 태양 전지 제조 공정 중 ITO 전극에 형성된 금속층을 원자현미경(atomic force microscopy: AFM)으로 관찰하였다. 그 결과를 도 4a 내지 도4d에 각각 나타내었다.The metal layer formed on the ITO electrode during the organic solar cell manufacturing process according to Examples 1 to 3 was observed by atomic force microscopy (AFM). The results are shown in Figs. 4A to 4D, respectively.

도 4a는 실시예 1에서 플라즈마 처리에 의한 블록공중합체 제거 전 ITO(Indium-tin oxide) 전극 위에 형성된 금속층 형성용 조성물의 도막을 관찰한 원자 현미경 사진이고, 도 4b, 4c 및 4d는 각각 실시예 1 내지 3에 따른 유기 태양 전지 제조 공정 중, 블록공중합체의 제거 후 ITO 전극 위에 형성된 각각의 금속층에서의 금속 나노 입자를 관찰한 원자현미경 사진이다.FIG. 4A is an atomic force microscope image of a coating film of a composition for forming a metal layer formed on an ITO (indium-tin oxide) electrode before removal of a block copolymer by plasma treatment in Example 1. FIGS. 4B, 4C, 1 to 3, the metal nanoparticles in each metal layer formed on the ITO electrode after the removal of the block copolymer are observed under an atomic force microscope.

도 4a에서 볼 수 있듯이, 금속층 형성용 조성물의 도막 중에 금 전구체를 포함하는 PS-b-P2VP 블록공중합체의 미셀들을 관찰할 수 있다. As shown in FIG. 4A, the micelles of PS- b- P2VP block copolymer containing a gold precursor can be observed in the coating film of the composition for forming a metal layer.

또한 도 4b 내지 도4d에서 볼 수 있듯이, 상기 금속층 형성용 조성물의 도막에 대한 플라즈마 처리 후 265K의 수평균분자량을 갖는 블록공중합체를 이용하여 형성된 실시예 1 내지 3의 금속층에서 각각의 금속 나노 입자들이 약 25nm의 지름과 100nm의 간격으로 아주 균일한 분포로 형성되었다.4B to 4D, in the metal layers of Examples 1 to 3 formed using the block copolymer having a number average molecular weight of 265K after the plasma treatment of the coating film of the composition for forming a metal layer, each of the metal nanoparticles Were formed with a very uniform distribution with a diameter of about 25 nm and an interval of 100 nm.

시험예 2: 유기 광전자 소자의 표면 플라즈몬 공명 현상 관찰Test Example 2: Observation of surface plasmon resonance of organic optoelectronic devices

자외선-가시광선 흡수 분광법(UV-Vis absorption spectroscopy) 및 3차원 유한차분시간 영역법(three dimensional finite-difference time domain(FDTD) method)을 이용하여 상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 유기 태양 전지에 대한 표면 플라즈몬 공명 현상을 관찰하였다. 그 결과를 도 5a 내지 도 5c에 나타내었다.The organic solar cells prepared in Examples 1 to 3 were prepared using the UV-Vis absorption spectroscopy method and the three-dimensional finite difference time domain method (FDTD method) Surface plasmon resonance phenomenon was observed. The results are shown in Figs. 5A to 5C.

도 5a는 실시예 1 내지 3에서 제조된 유기 태양 전지의 금속층에서의 금속 나노 입자의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼을 관찰한 결과를 나타낸 그래프이며, 도 5b는 실시예 1 내지 3에서 제조된 유기 태양 전지의 금속층에서의 금속 나노 입자의 배열에 따른 광학적 성질을 FDTD법을 이용하여 이론적인 값으로 구한 파장-정규화 소광(normalized extinction) 시뮬레이션 스펙트럼이다.FIG. 5A is a graph showing the results of observation of ultraviolet-visible light absorption spectra of metal nanoparticles in the metal layer of the organic solar cell prepared in Examples 1 to 3. FIG. The optical properties of the metal nanoparticles in the metal layer of the cell are determined by a theoretical value using the FDTD method, and are a normalized extinction simulation spectrum.

도 5a에서 볼 수 있듯이, 실시예 1의 유기 태양 전지의 금속층내 포함된 금 나노 입자에 대한 표면 플라즈몬 공명은 540nm에서 일어났으며, 실시예 2의 유기 태양 전지의 금속층내 포함된 구리 나노 입자에 대한 플라즈몬 공명은 600nm 부근에서 일어났다. 또한 실시예 3의 유기 태양 전지의 금속층 내 금-구리 합금 나노 입자의 플라즈몬 공명은 금과 구리의 중간위치에서 일어나며 대략적인 범위는 550 내지 600nm이었다. 이러한 플라즈몬 공명 피크의 이동은 상기의 합금이 금과 구리 두 가지 성질을 모두 지니고 있음을 알려준다. 5A, surface plasmon resonance of the gold nanoparticles contained in the metal layer of the organic solar cell of Example 1 occurred at 540 nm, and the surface plasmon resonance of the copper nanoparticles contained in the metal layer of the organic solar cell of Example 2 The plasmon resonance occurred around 600 nm. The plasmon resonance of the gold-copper alloy nanoparticles in the metal layer of the organic solar cell of Example 3 occurred at an intermediate position between gold and copper, and the approximate range was 550 to 600 nm. This migration of the plasmon resonance peak indicates that the alloy has both gold and copper properties.

도 5b에서 볼 수 있듯이, 이론적인 시뮬레이션 결과로 구해진 실시예 1 내지 3의 유기 태양 전지의 금속층 내에 포함된 금, 구리 및 금-구리 나노 입자의 플라즈몬 공명 피크는 각각 567nm, 582nm 및 572nm로, 이는 실제로 측정된 도 4a에서의 금속 나노 입자의 자외선-가시광선 흡수 그래프의 결과와 잘 일치함을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 5B, the plasmon resonance peaks of the gold, copper and gold-copper nanoparticles contained in the metal layer of the organic solar cell of Examples 1 to 3 obtained from the theoretical simulation were 567 nm, 582 nm and 572 nm, It can be seen that the measured results of the ultraviolet-visible light absorption graph of the metal nanoparticles in FIG. 4a agree well with each other.

또한 도 5c는 실시예 2에 따른 금 나노 입자의 정규 장 분포(normalized field distribution, |E|)를 관찰한 그래프이다(λ=567nm).5C is a graph (λ = 567 nm) of a normalized field distribution (| E |) of gold nanoparticles according to Example 2. FIG.

추가적으로, 반도체성 고분자(semiconducting polymer)인 폴리(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌 비닐렌(poly(2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene: MEH-PPV)에서의 금속 나노 입자의 광발광 효과를 관찰하기 위하여, 광루미네센스 분광법(photoluminescence spectroscopy)을 이용하여 상기 실시예 5 내지 7에서 제조된 유기 발광 소자에 대한 표면 플라즈몬 공명 현상을 관찰하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.Additionally, semiconducting polymers such as poly (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene (poly In order to observe the photoluminescence effect of the metal nanoparticles on hexyloxy-1, 4-phenylene vinylene (MEH-PPV), the photoluminescence spectroscopy was used to determine the organic The surface plasmon resonance phenomenon was observed for the light emitting device. The results are shown in Fig.

도 6은 상기 실시예 5 내지 7 및 비교예 2에서 제조된 유기 발광 소자에서의 MEH-PPV를 포함하는 광활성층에 대한 형광스펙트럼이다. 6 is a fluorescence spectrum of a photoactive layer containing MEH-PPV in the organic light-emitting device manufactured in Examples 5 to 7 and Comparative Example 2. FIG.

도 6에서 볼 수 있듯이, 금속 나노 입자를 포함하는 금속층을 도입한 실시예 5 내지 7의 유기 발광 소자에서의 광활성층의 형광세기가 금속층이 없는 비교에 2의 유기 발광 소자에 비해 상대적으로 증가된 값을 나타내었다. 이는 표면 금속 나노 입자의 플라즈몬 공명 현상으로 증가된 부분 전자기장(local electromagnetic)에 의해 입사된 빛의 흡수의 증가되었기 때문이다.As shown in FIG. 6, the fluorescence intensities of the photoactive layer in the organic light emitting devices of Examples 5 to 7, in which the metal layer containing metal nanoparticles were introduced, were relatively increased Respectively. This is due to the increased absorption of light incident by the increased local electromagnetic due to the plasmon resonance of the surface metal nanoparticles.

시험예 3: 유기 광전자 소자의 특성 평가Test Example 3: Evaluation of characteristics of organic optoelectronic devices

태양광 시뮬레이터(Keithley 2635A source measurement가 장착됨)와 제논 램프를 이용한 단색광 측정 시스템(PV measurement QE system)을 이용하여 실시예 1 내지 3에서 제조된 유기 태양 전지에 대해 단락 전류(short-circuit current: J SC), 전류밀도(η), 개방전압(open circuit voltage: V OC) 및 필 팩터(fill factor: FF)를 관찰하고 이로부터 유기 태양 전지의 특성을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 도 7a과 도 7b에 각각 나타내었다. Short-circuit current (IEC) was measured for the organic solar cells prepared in Examples 1 to 3 using a solar simulator (equipped with Keithley 2635A source measurement) and a PV measurement QE system using a xenon lamp. J SC ), current density (η), open circuit voltage ( V OC ), and fill factor (FF). The results are shown in Table 1 and Figs. 7A and 7B, respectively.

도 7a는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 유기 태양 전지의 전류밀도-전압 특성을 관찰한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 7b는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 유기 태양 전지의 입사 광자의 전류변환효율인 외부 양자 효율(external quantum efficiency, EQE)을 파장에 따라 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다. FIG. 7A is a graph showing the results of observing the current density-voltage characteristics of the organic solar cells manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 7B is a graph showing the results of observation of the current density-voltage characteristics of the organic solar cells manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. (EQE), which is a current conversion efficiency of an incident photon of a battery, according to a wavelength.

J sc[mAcm-2] J sc [mAcm -2 ] V oc[V] V oc [V] FF[%]FF [%] η[%]η [%] J sc의 이론값
[mAcm-2]
Theoretical values of J sc
[mAcm -2 ]
비교예 1Comparative Example 1 8.088.08 0.600.60 0.600.60 2.902.90 8.188.18 실시예 1Example 1 8.508.50 0.580.58 0.600.60 2.982.98 8.698.69 실시예 2Example 2 9.609.60 0.580.58 0.580.58 3.223.22 9.239.23 실시예 3Example 3 9.379.37 0.580.58 0.610.61 3.353.35 9.299.29

표 1 및 도 7a와 7b에서 볼 수 있듯이, 금속층을 포함하는 실시예 1 내지 3의 유기 태양 전지가 금속층을 포함하지 않는 비교예 1의 유기 태양 전지에 비해 전류밀도가 5 내지 20% 증가되었으며, 이 같은 증가된 전류밀도는 유기 태양 전지에 도입된 금속 나노 입자의 표면 플라즈몬 공명의 영향에 의해, 표면 플라즈몬 공명이 일어나는 파장에서 흡수된 빛의 양이 증가되었기 때문임을 확인할 수 있다.As can be seen from Table 1 and FIGS. 7A and 7B, the organic solar cells of Examples 1 to 3 including a metal layer showed a current density increased by 5 to 20% as compared with the organic solar cell of Comparative Example 1 which did not include a metal layer, This increased current density can be confirmed by the fact that the amount of light absorbed at the wavelength at which the surface plasmon resonance is increased is influenced by the surface plasmon resonance of the metal nanoparticles introduced into the organic solar cell.

또한 실시예 5 내지 7에서 제조된 유기 발광 소자의 특성을 평가하였다(Minolta CS 2000가 장착된 Keithley 2400 source measurement를 이용하여 측정함). 그 결과를 하기 표 2 및 도 8a 및 8c에 각각 나타내었다. The characteristics of the organic light emitting devices prepared in Examples 5 to 7 were evaluated (measured using Keithley 2400 source measurement equipped with Minolta CS 2000). The results are shown in Table 2 and Figs. 8A and 8C, respectively.

도 8a는 실시예 5 내지 7 및 비교예 2에서 에서 제조된 유기 발광 소자의 전류밀도-전압 그래프이고, 도 8b는 실시예 5 내지 7 및 비교예 2에서 제조된 유기 발광 소자의 휘도-전압 그래프이고, 도 8c는 실시예 5 내지 7 및 비교예 2에서 제조된 유기 발광 소자의 발광 효율-전류밀도 특성 그래프이다. FIG. 8A is a graph of current density-voltage of the organic light emitting device manufactured in Examples 5 to 7 and Comparative Example 2, FIG. 8B is a graph of luminance-voltage of the organic light emitting device manufactured in Examples 5 to 7 and Comparative Example 2 And FIG. 8C is a graph of luminescence efficiency-current density characteristics of the organic light emitting devices manufactured in Examples 5 to 7 and Comparative Example 2. FIG.

최대 휘도
[cd/m2](해당 전압에서)
Maximum luminance
[cd / m 2 ] (at that voltage)
최대 발광 효율
[cd/A](해당 전압에서)
Maximum luminous efficiency
[cd / A] (at that voltage)
턴 온 전압
(turn on voltage)[V]
Turn-on voltage
(turn on voltage) [V]
비교예 2Comparative Example 2 16932(5.6V)16932 (5.6V) 1.40(4.2V)1.40 (4.2V) 2.22.2 실시예 5Example 5 22268(6.2V)22268 (6.2V) 1.61(5.4V)1.61 (5.4V) 2.22.2 실시예 6Example 6 22636(6.4V)22636 (6.4V) 1.74(5.8V)1.74 (5.8V) 2.22.2 실시예 7Example 7 20973(6.4V)20973 (6.4V) 1.57(5.4V)1.57 (5.4 V) 2.22.2

표 2 및 도 8a 내지 8c에서 볼 수 있듯이, 금속층을 포함하는 실시예 5 내지 7의 유기 발광 소자가 금속층을 포함하지 않는 비교예 2의 유기 발광 소자에 비해 더 높은 휘도를 나타내며, 12 내지 24% 향상된 발광 효율을 보였다. 이와 같이 높은 휘도와 증가된 발광 효율은 금속 나노 입자와 빛이 공명한 표면 플라즈몬이 방사가능한 전자-정공 쌍의 재결합을 촉진시켰기 때문임을 알 수 있다. As can be seen from Table 2 and Figs. 8A to 8C, the organic light emitting devices of Examples 5 to 7 including the metal layer exhibited higher luminance than the organic light emitting device of Comparative Example 2 which did not include the metal layer, and 12 to 24% And improved luminous efficiency. This high brightness and increased luminescence efficiency can be attributed to the fact that the metal nanoparticles and the surface plasmon in which the light resonance promoted the recombination of spinnable electron-hole pairs.

상기의 설명에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 유기 광전자 소자는 금속 나노 입자를 도입함으로써, 태양전지에서는 표면 플라즈몬 공명현상에 의해 증가된 흡수에 의한 전류밀도의 증가를, 발광 소자에서는 전자-정공 쌍의 재결합 속도의 가속에 의해 소자의 효율을 향상시킬 수 있다.As described in the above description, the organic optoelectronic device of the present invention can increase the current density due to increased absorption due to the surface plasmon resonance phenomenon in a solar cell by introducing metal nanoparticles. In the light emitting device, The efficiency of the device can be improved by accelerating the recombination speed.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

10: 유기 태양 전지 20: 유기 발광 소자
11, 21: 기판
12, 22: 제1기판
13, 23: 금속층
14a, 24a: 버퍼층
14b: 광활성층 24b: 유기활성층
15, 25: 제2전극
10: Organic solar cell 20: Organic light emitting device
11, 21: substrate
12, 22: a first substrate
13, 23: metal layer
14a, 24a:
14b: photoactive layer 24b: organic active layer
15, 25: second electrode

Claims (9)

제1전극,
상기 제1전극과 대향하도록 배치된 제2전극, 및
상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치하는 1층 이상의 활성층을 포함하며,
상기 제1전극과 제2전극 중 적어도 하나는 상기 활성층과 접하는 면 측에 균일한 간격으로 배치된 금속 나노 입자를 포함하여 표면 플라즈몬 공명을 나타내는 금속층을 포함하는 것인 유기 광전자 소자이되,
상기 금속 나노 입자는 구리, 구리 합금, 및 구리를 포함하는 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 유기 광전자 소자.
The first electrode,
A second electrode arranged to face the first electrode, and
And at least one active layer positioned between the first electrode and the second electrode,
Wherein at least one of the first electrode and the second electrode comprises a metal layer including metal nanoparticles arranged at a uniform interval on a surface side in contact with the active layer and exhibiting surface plasmon resonance,
Wherein the metal nanoparticles are selected from the group consisting of copper, a copper alloy, and a mixture containing copper.
제1항에 있어서,
상기 금속 나노 입자는 5 내지 100nm의 간격으로 균일하게 형성되는 유기 광전자 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles are uniformly formed at an interval of 5 to 100 nm.
제1항에 있어서,
상기 금속 나노 입자는 5 내지 30nm의 간격으로 균일하게 형성되는 유기 광전자 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles are uniformly formed at intervals of 5 to 30 nm.
제1항에 있어서,
상기 금속 나노 입자는 5 내지 100nm의 평균 입자 직경을 갖는 것인 유기 광전자 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles have an average particle diameter of 5 to 100 nm.
제1항에 있어서,
상기 금속 나노 입자는 10 내지 30nm의 평균 입자 직경을 갖는 것인 유기 광전자 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles have an average particle diameter of 10 to 30 nm.
제1항에 있어서,
상기 금속 나노 입자는 도트 또는 링의 구조를 갖는 것인 유기 광전자 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles have a dot or ring structure.
제1항에 있어서,
상기 금속 나노 입자는 외경과 내경의 비가 1.5 : 1 내지 3 : 1 인 링 구조를 갖는 것인 유기 광전자 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles have a ring structure having an outer diameter and an inner diameter ratio of 1.5: 1 to 3: 1.
제1항에 있어서,
상기 금속 나노 입자는 구리인 유기 광전자 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles are copper.
제1항에 있어서,
상기 유기 광전자 소자는 유기 태양 전지 또는 유기 발광 소자인 것인 유기 광전자 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the organic optoelectronic device is an organic solar cell or an organic light emitting device.
KR1020180123938A 2018-10-17 2018-10-17 Organic optoelectronic device and method of manufacturing same KR20180117079A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180123938A KR20180117079A (en) 2018-10-17 2018-10-17 Organic optoelectronic device and method of manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180123938A KR20180117079A (en) 2018-10-17 2018-10-17 Organic optoelectronic device and method of manufacturing same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110138562A Division KR101922630B1 (en) 2011-12-20 2011-12-20 Organic optoelectronic device and method of manufacturing same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180117079A true KR20180117079A (en) 2018-10-26

Family

ID=64099184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180123938A KR20180117079A (en) 2018-10-17 2018-10-17 Organic optoelectronic device and method of manufacturing same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180117079A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11706749B2 (en) 2020-11-27 2023-07-18 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Cooperative resource allocation method and apparatus for downlink simultaneous wireless information and power transfer network

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11706749B2 (en) 2020-11-27 2023-07-18 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Cooperative resource allocation method and apparatus for downlink simultaneous wireless information and power transfer network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4122338B2 (en) Dispersion and film containing conductive polymer, and optoelectronic device
JP5965888B2 (en) Processing additives for manufacturing organic photovoltaic cells
US8642375B2 (en) Preparation method of organic photovoltaic cell's photoactive layer using aerosol jet printing
Palilis et al. A water soluble inorganic molecular oxide as a novel efficient electron injection layer for hybrid light-emitting diodes (HyLEDs)
Lee et al. Low-cost and efficient perovskite solar cells using a surfactant-modified polyaniline: poly (styrenesulfonate) hole transport material
KR101422454B1 (en) Organic Photoelectic Semiconductor Device and Method for Fabricating the Same
WO2011056778A2 (en) Interlayer for organic solar cells
JP2010528119A (en) Solvent system for conjugated polymers
KR101922630B1 (en) Organic optoelectronic device and method of manufacturing same
FR3073088A1 (en) ORGANIC OR HYBRID ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
Kim et al. Variable band gap conjugated polymers for optoelectronic and redox applications
Ma et al. Recent advances of crosslinkable organic semiconductors in achieving solution-processed and stable optoelectronic devices
EP3996150A1 (en) Perovskite photoelectric element and method for manufacturing same
KR20180117079A (en) Organic optoelectronic device and method of manufacturing same
Dinh et al. Study of nanostructured polymeric composites used for organic light emitting diodes and organic solar cells
JP2011119679A (en) Organic photoelectric conversion element and method for manufacturing the same
JP2010205976A (en) Organic photoelectric conversion element and method for manufacturing the same
KR101784069B1 (en) Method for manufacturing organic solar cell and organic solar cell produced thereby
KR102582635B1 (en) Omxene complex film, high durability perovskite photoelectric element comprising the same and method for manufacturing the same
KR20150084705A (en) Bilayer organic photoelectronic device and preparing method of the same
Hoai Nam Nguyen et al. Light absorption and luminescence quenching properties of hybrid bulk heterojunction materials based on the blend conducting polymers
Hu et al. Organic Optoelectronic Devices Containing Water/Alcohol-Soluble Conjugated Polymers and Conjugated Polyelectrolytes
Salsberg The Impacts of Solvents, Heat Treatments and Hole Injection Layers on the Electroluminescent Lifetime of Organic Light-Emitting Devices
Lee A Study on Charge Selective Transport for Highly Efficient Polymer Based Optoelectronic Devices
Meng Interface Engineering and Morphology Study of Thin Film Organic-Inorganic Halide Perovskite Optoelectronic Devices

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2019101003829; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20191121

Effective date: 20201026